JP4954949B2 - Coke reactivity evaluation method - Google Patents

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Description

本発明は、より実炉に近い条件においてコークスの反応性を評価するコークス反応性評価方法に関する。   The present invention relates to a coke reactivity evaluation method for evaluating coke reactivity under conditions closer to an actual furnace.

製鉄プロセスにおける高炉操業では、高炉炉頂部から塊鉄鉱石及び焼結鉱などの鉄含有原料とコークスを炉内で交互に層状をなすように装入し、鉄含有原料が炉内を降下する過程で下部の羽口からの送風により、コークスの燃焼反応、さらにソルーションロス反応より生成された還元ガスにより鉄含有原料を還元し、溶銑とし、出銑が行なわれる。この際、高炉内にはシャフト上部位置に950〜1000℃程度の温度の熱保存帯が形成され、ここでコークスとCOガスによるソルーションロス反応(C+CO→2CO)によりコークスがガス化し、COガスによる塊鉄鉱石及び焼結鉱の間接還元が進行し、この熱保存帯よりさらに下部の1100℃程度以上の温度で塊鉄鉱石及び焼結鉱が軟化溶融を開始し、融着帯が形成され、ここでは上記塊鉄鉱石及び焼結鉱のCOガスによる間接還元に加
えて、コークス(C)との直接還元反応も進行する。一般に、塊鉄鉱石及び焼結鉱の還元効率を向上させることによって還元材比を低減させるために、上記熱保存帯温度を低下させることが望ましく、この手段として高反応性コークスを用いることによりコークスのガス化反応を促進する方法が知られている(特許文献1)。
In the blast furnace operation in the iron making process, iron-containing raw materials such as lump iron ore and sintered ore and coke are charged from the top of the blast furnace furnace so as to form layers alternately in the furnace, and the iron-containing raw material descends in the furnace. Then, by blowing air from the lower tuyere, the iron-containing raw material is reduced by the reducing gas generated by the combustion reaction of coke and further by the solution loss reaction to form hot metal, and the tapping is performed. At this time, a heat storage zone having a temperature of about 950 to 1000 ° C. is formed in the upper part of the shaft in the blast furnace, where coke is gasified by a solution loss reaction (C + CO 2 → 2CO) with coke and CO 2 gas. Indirect reduction of lump iron ore and sintered ore by gas proceeds, and lump iron ore and sintered ore start to soften and melt at a temperature of about 1100 ° C or more below this heat preservation zone, forming a cohesive zone Here, in addition to the indirect reduction of the massive iron ore and sintered ore with CO gas, a direct reduction reaction with coke (C) also proceeds. In general, in order to reduce the reducing material ratio by improving the reduction efficiency of massive iron ore and sintered ore, it is desirable to reduce the temperature of the heat preservation zone, and by using highly reactive coke as this means coke. A method for promoting the gasification reaction is known (Patent Document 1).

この高反応性コークスは、特許文献1に示されるように、非微粘結炭を原料炭に配合する、コークスのガス化反応を促進する触媒としての役割を持つ鉄分を原料炭に配合する、さらには、Caなどのアルカリ土類金属等を原料炭に添加する等の方法を用いて製造する方法が提案されている。   This highly reactive coke, as shown in Patent Document 1, blends non-slightly caking coal into raw coal, blends iron with a role as a catalyst for promoting the gasification reaction of coke, into raw coal. Furthermore, a method of manufacturing using a method such as adding an alkaline earth metal such as Ca to raw coal has been proposed.

また、コークスの反応性の評価方法の一つとして、コークスとCOの反応性をCO雰囲気でのコークスの重量減少百分率により表すコークス反応性指数(CRI:Coke Reactivity index)が知られている。 In addition, as one of the evaluation methods for coke reactivity, a coke reactivity index (CRI) is known in which the reactivity between coke and CO 2 is expressed by the weight loss percentage of coke in a CO 2 atmosphere. .

コークス反応性指数(CRI)によるコークス品質評価方法は、実験炉においてコークス試料を高温で一定時間COの反応ガスにより反応させ、反応後のコークス試料の重量の反応前のコークス試料の重量に対する割合で表すようにしている。 The coke quality evaluation method based on the coke reactivity index (CRI) is a method in which a coke sample is reacted with a reaction gas of CO 2 for a certain period of time at a high temperature in an experimental furnace, and the ratio of the weight of the coke sample after reaction to the weight of the coke sample before reaction Is expressed as.

この場合、コークス試料の重量を測定し、反応後におけるコークス試料の重量を測定する。
特開2005−232348号公報
In this case, the weight of the coke sample is measured, and the weight of the coke sample after the reaction is measured.
JP 2005-232348 A

ところで高炉内にはアルカリが循環しており、このアルカリの影響によってコークスの反応性が向上することが知られている。   Incidentally, alkali is circulating in the blast furnace, and it is known that the reactivity of coke is improved by the influence of this alkali.

しかしながら、上述したコークス反応性指数(CRI)の算出の基となる反応後におけるコークス重量は、アルカリ雰囲気下での重量減少に基づいたものではなく、高炉内に装入すべきコークスの性状評価については必ずしも明確に示されているとはいえない。特に、高反応性コークスのさらなる改善で還元材比をより一層低減させるためには、コークスにアルカリが付着した状態を作り出してコークスの性状評価を行うことが必要となる。   However, the coke weight after the reaction, which is the basis for calculating the above-described coke reactivity index (CRI), is not based on the weight reduction in an alkaline atmosphere, but about the evaluation of the properties of coke to be charged in the blast furnace. Is not necessarily clearly shown. In particular, in order to further reduce the reducing agent ratio by further improving highly reactive coke, it is necessary to create a state in which alkali is attached to the coke and evaluate the properties of the coke.

本発明は、斯かる観点に鑑みなされたもので、例えばコークス反応性指数(CRI)を用いてコークスを品質評価する際に用いられるコークスの重量減少量をより実炉に近い条件で得ることができるコークス反応性評価方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such a viewpoint. For example, a weight reduction amount of coke used when evaluating the quality of coke using a coke reactivity index (CRI) can be obtained under conditions closer to those of an actual furnace. An object of the present invention is to provide a method for evaluating coke reactivity.

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、その要旨とするところは以下のとおりである。   The present invention has been made to solve the above problems, and the gist thereof is as follows.

(1)実高炉におけるコークス反応状態での温度範囲および反応ガス濃度を試料コークス層が装入された反応容器内に再現し、該反応容器の重量を測定することで該反応容器内に装入した試料コークス層の重量減少量を求めるコークス反応性評価方法において、KOHとコークスを備えたアルカリ蒸気発生層を一次の試料コークス層として前記反応容器内で反応させてアルカリ蒸気発生後に測定した一次の試料コークス層の重量減少量を補正値とし、次に新たに用意したアルカリ蒸気発生層の上にアルカリ蒸着用コークスを配置したものを二次の試料コークス層として前記反応容器内で反応させてアルカリ蒸気発生後に測定した二次の試料コークス層の重量減少量を本測定値とし、前記本測定値の重量減少量から前記補正値の重量減少量を減じた値を前記アルカリ蒸着用コークスの正味のコークス重量減少量とすることを特徴とするコークス反応性評価方法。
(2)前記アルカリ蒸気発生層は、KOH粉末とコークスとを混合して構成したことを特徴とする(1)に記載のコークス反応性評価方法。
(3)前記アルカリ蒸気発生層は、コークスにKOH溶液を付着させて構成したことを特徴とする(1)に記載のコークス反応性評価方法。
(1) The temperature range and reaction gas concentration in the coke reaction state in an actual blast furnace are reproduced in the reaction vessel in which the sample coke layer is charged, and the weight of the reaction vessel is measured, and the reaction vessel is charged. In the coke reactivity evaluation method for determining the weight reduction amount of the sample coke layer, the primary vapor was measured after alkali vapor generation by reacting the alkali vapor generation layer with KOH and coke as the primary sample coke layer in the reaction vessel. the weight loss of the sample coke layer as the correction value, is reacted in the reaction vessel then those arranged alkali deposition coke on the freshly prepared a alkali vapor generating layer as a secondary sample coke layer The amount of weight reduction of the secondary sample coke layer measured after the generation of alkali vapor is used as this measurement value, and the weight reduction amount of the correction value is subtracted from the weight reduction amount of the above measurement value. The coke reactivity evaluation method is characterized in that the value obtained by setting the value is a net coke weight reduction amount of the coke for alkali vapor deposition.
(2) The coke reactivity evaluation method according to (1), wherein the alkali vapor generation layer is configured by mixing KOH powder and coke.
(3) The coke reactivity evaluation method according to (1), wherein the alkali vapor generation layer is configured by adhering a KOH solution to coke.

(4)前記試料コークス層は、アルカリ蒸気発生層の下部に、該アルカリ蒸気発生層から垂れ落ちるKOH溶液を付着させる下部コークス層を配置した構成としたことを特徴とする(3)記載のコークス反応性評価方法。 (4) The coke according to (3), wherein the sample coke layer has a structure in which a lower coke layer to which a KOH solution dripping from the alkali vapor generation layer is attached is disposed below the alkali vapor generation layer. Reactivity evaluation method.

(5)前記重量減少量は、前記温度範囲内で一定温度ずつ昇温させ、各昇温温度での重量を測定することによって求めることを特徴とする(1)から(4)のいずれかに記載のコークス反応性評価方法。   (5) The weight reduction amount may be obtained by increasing the temperature at a constant temperature within the temperature range and measuring the weight at each temperature increase temperature, according to any one of (1) to (4) Coke reactivity evaluation method as described.

(6)前記温度範囲を、800℃から1200℃とすることを特徴とする(1)から(5)のいずれかに記載のコークス反応性評価方法。   (6) The coke reactivity evaluation method according to any one of (1) to (5), wherein the temperature range is 800 ° C to 1200 ° C.

本発明によれば、アルカリ蒸気発生層から蒸気化したアルカリがアルカリ蒸着用コークスに蒸着し、このアルカリ蒸着試料コークスを反応ガス(CO)と反応させることにより、実炉に近い条件下でのコークスの反応性を評価することが可能となった。そして、アルカリ蒸気発生層と反応ガス(CO)との反応によって減じられた重量減少量を補正値として予め測定しているので、本測定値の重量減少量から前記補正値を減じた値を前記アルカリ蒸着用コークスの正味のコークス重量減少量を得ることができる。 According to the present invention, the alkali vaporized from the alkali vapor generation layer is deposited on the alkali vapor deposition coke, and this alkali vapor deposition sample coke is reacted with the reaction gas (CO 2 ), under conditions close to an actual furnace. It became possible to evaluate the reactivity of coke. Since the weight reduction amount reduced by the reaction between the alkali vapor generation layer and the reaction gas (CO 2 ) is measured in advance as a correction value, the value obtained by subtracting the correction value from the weight reduction amount of this measurement value is A net coke weight reduction amount of the alkali vapor deposition coke can be obtained.

また、反応性をさらに高めた高反応性コークスの作りこみに貢献することができる。   It can also contribute to the creation of highly reactive coke with even higher reactivity.

図1は、本発明によるコークス反応性評価方法を実施する実験炉である測定装置の概略縦断面図を示す。   FIG. 1 is a schematic longitudinal sectional view of a measuring apparatus which is an experimental furnace for carrying out a coke reactivity evaluation method according to the present invention.

図1において、測定装置1は、コークス試料を収納し、収納したコークス試料に反応ガス(CO)を反応させる反応容器としての反応管2を恒温槽3内に上下方向移動自在に配置している。そして、反応管2はワイヤー4を介して天秤式の秤5から吊り下げられ、反応管2内の収納物の重量を秤5により測定できるようにしている。 In FIG. 1, a measuring device 1 stores a coke sample, and a reaction tube 2 as a reaction vessel for reacting the stored coke sample with a reaction gas (CO 2 ) is disposed in a thermostat 3 so as to be movable in the vertical direction. Yes. The reaction tube 2 is suspended from a balance-type balance 5 via a wire 4 so that the weight of the stored item in the reaction tube 2 can be measured by the balance 5.

恒温槽3内を実炉と同様の温度に加熱する加熱装置6が反応管2を取り囲むようにして恒温槽3内に配置され、不図示のコントローラにより温度制御が行われる。   A heating device 6 for heating the inside of the thermostat 3 to the same temperature as that of the actual furnace is disposed in the thermostat 3 so as to surround the reaction tube 2, and temperature control is performed by a controller (not shown).

反応管2は、有底の外反応管7内に隙間8を有して内反応管9を同心に配置した二重管構造に構成され、内反応管9の底部9aには通気孔9bが形成され、隙間8と内反応管9内とが連通する。   The reaction tube 2 is formed in a double tube structure in which an inner reaction tube 9 is disposed concentrically with a gap 8 in a bottomed outer reaction tube 7, and a vent 9 b is formed in the bottom 9 a of the inner reaction tube 9. Thus, the gap 8 communicates with the inside of the inner reaction tube 9.

恒温槽3から上方に抜け出ている外反応管7の上部には、反応ガス(CO)導入管10が設けられ、不図示の反応ガス(CO)供給装置からの反応ガス(CO)が矢印で示すように、反応ガス(CO)導入管10を経て隙間8内に供給され、さらに内反応管9の底部9aに形成した通気孔9bを通して反応ガス(CO)が内反応管9内に供給される。 The top of the outer reaction tube 7 from a thermostat 3 is exited upward, the reaction gas (CO 2) introduction pipe 10 is provided, the reaction gas (not shown) (CO 2) reaction gas from the supply device (CO 2) As shown by an arrow, the reaction gas (CO 2 ) is supplied into the gap 8 through the reaction gas (CO 2 ) introduction pipe 10, and further, the reaction gas (CO 2 ) passes through the vent 9 b formed in the bottom portion 9 a of the inner reaction pipe 9. 9 is supplied.

反応管2の上部には、外反応管7と内反応管9の上端を固定し、内反応管9に連通する内径孔11aを有する鍔部11が設けられ、この鍔部11に排気孔12aを有する蓋体12が取外し可能に取り付けられている。また、蓋体12の上面には、排気孔12aに接続される排気管13が取り付けられている。   An upper portion of the reaction tube 2 is provided with a flange portion 11 that fixes the upper ends of the outer reaction tube 7 and the inner reaction tube 9 and has an inner diameter hole 11 a that communicates with the inner reaction tube 9. An exhaust hole 12 a is provided in the flange portion 11. A lid 12 having a detachable attachment is attached. An exhaust pipe 13 connected to the exhaust hole 12 a is attached to the upper surface of the lid 12.

内反応管9内は、下方から導入される反応ガス(CO)を分散させるために多数個のアルミナ製の球体(アルミナボール)を複数段に渡って敷き詰めた下部アルミナボール層14の上に試料層15を設けた構成とし、試料層15の温度を熱伝対16により測定する。そして、内反応管9内の試料層15の試料と接触した反応ガス(CO)は、内径孔11aから排気孔12aを通って排気管13から外部へ排出される。 The inner reaction tube 9 is placed on a lower alumina ball layer 14 in which a large number of alumina spheres (alumina balls) are spread over a plurality of stages in order to disperse the reaction gas (CO 2 ) introduced from below. The sample layer 15 is provided, and the temperature of the sample layer 15 is measured by a thermocouple 16. Then, the reaction gas (CO 2 ) in contact with the sample of the sample layer 15 in the inner reaction tube 9 is discharged from the inner diameter hole 11a through the exhaust hole 12a to the outside from the exhaust pipe 13.

なお、下部アルミナボール層14は、複数の通気孔17aを有する下隔壁板17上に配置されている。   The lower alumina ball layer 14 is disposed on the lower partition plate 17 having a plurality of vent holes 17a.

試料層15は、図2(a)に示すように、下部コークス層18の上にKOH粉末とコークスとを混合したKOH粉末とコークスとの混合層(以下、KOH粉末・コークス混合層と称す)19を載せたアルカリ蒸気発生層15aから構成される場合(これを一次の試料層と称す)と、図2(b)に示すように、アルカリ蒸気発生層15aの上にアルカリを蒸着させる蒸着対象コークス層20を設けた構成の場合(これを二次の試料層と称す)とがある。なお、蒸着対象コークス層20は、下隔壁板17と同様構成の上隔壁板21の上に下部アルミナボール層14と同様の上部アルミナボール層22の上に配置される。また、下部アルミナボール層14の上に、下隔壁板17と同様構成の中隔壁板23を配置し、その上に下部コークス層18を配置している。   As shown in FIG. 2A, the sample layer 15 is a mixed layer of KOH powder and coke obtained by mixing KOH powder and coke on the lower coke layer 18 (hereinafter referred to as KOH powder / coke mixed layer). When composed of an alkali vapor generation layer 15a carrying 19 (this is referred to as a primary sample layer), as shown in FIG. 2 (b), an evaporation target for depositing alkali on the alkali vapor generation layer 15a There is a case where the coke layer 20 is provided (this is referred to as a secondary sample layer). The coke layer 20 to be deposited is disposed on the upper alumina ball layer 22 similar to the lower alumina ball layer 14 on the upper partition plate 21 having the same configuration as the lower partition plate 17. Further, on the lower alumina ball layer 14, a middle partition plate 23 having the same configuration as the lower partition plate 17 is disposed, and a lower coke layer 18 is disposed thereon.

アルカリ蒸気発生層15aを構成するKOH粉末・コークス混合層19は、粒状のコークスとKOH粉末とを混合したもので構成している。これは、高炉内においてはアルカリが循環しており、このアルカリの影響によってコークスの反応性が向上すること考慮するためである。   The KOH powder / coke mixed layer 19 constituting the alkali vapor generating layer 15a is composed of a mixture of granular coke and KOH powder. This is because alkali is circulating in the blast furnace and coke reactivity is improved by the influence of the alkali.

しかし、アルカリ蒸気発生層15aに高温の反応ガス(CO)を接触させた場合、蒸着したKOHとコークスとの反応(2KOH+2C⇒2K+2CO+H2)が起きてしまい、目的とする反応ガス(CO)とコークスとの反応(C+CO→2CO)に伴う重量減少に加えて、当該反応(2KOH+2C)によるガス化分(ガス化したK、2CO、H2)の重量減少量を含んでしまっており、コークスとCOの厳密な反応であるとは言えない。さらに、実高炉内においては、アルカリは蒸気の状態でコークスに付着するため、粉体の状態でアルカリをコークスに付着させることは、実炉内におけるコークスに対するアルカリの付着状況が本質的に異なる可能性があると考えられる。 However, when high-temperature reaction gas (CO 2 ) is brought into contact with the alkali vapor generation layer 15a, the reaction between the deposited KOH and coke (2KOH + 2C⇒2K + 2CO + H2) occurs, and the target reaction gas (CO 2 ) and In addition to the weight reduction associated with the reaction with coke (C + CO 2 → 2CO), the weight reduction amount of the gasification (gasified K, 2CO, H2) due to the reaction (2KOH + 2C) is included. It cannot be said that this is a strict reaction of CO 2 . Furthermore, in the actual blast furnace, the alkali adheres to the coke in the form of steam, so that the adherence of the alkali to the coke in the actual furnace can be essentially different from attaching the alkali to the coke in the powder state. It is thought that there is sex.

なお、予めアルカリを蒸着したコークスに反応ガス(CO)を接触させ、反応ガス(CO)を反応させた後と、反応前における重量を測定し、コークスの重量減少率を算出することも考えられるが、この場合、低温においてもある一定のカリウムが蒸着していることになり、実炉に近い状況での反応とは言えない。 In addition, the reaction gas (CO 2 ) is contacted with coke on which alkali has been vapor-deposited in advance, the reaction gas (CO 2 ) is reacted, and the weight before the reaction is measured to calculate the weight reduction rate of the coke. In this case, a certain amount of potassium is vapor-deposited even at a low temperature, which is not a reaction in a situation close to an actual furnace.

そこで、アルカリ蒸気発生層15aのKOH粉末・コークス混合層19は高温の反応ガス(CO)との接触でカリウムを蒸発させ、蒸発したカリウムを蒸着対象コークス層20のコークスに蒸着させるという実炉に近い状況を作り出す役割を担っている。 Therefore, the KOH powder / coke mixed layer 19 of the alkali vapor generation layer 15a evaporates potassium by contact with a high-temperature reaction gas (CO 2 ) and deposits the evaporated potassium on the coke of the deposition target coke layer 20. It plays a role in creating a situation close to.

なお、アルカリ蒸気発生層15aは、KOH粉末・コークス混合層19の下に下部コークス層18を配置しているが、もしもこの下部コークス層18が存在しないとすると、KOH粉末・コークス混合層19のコークスに付着しているKOHが液状になって下方に垂れ落ちて下部アルミナボール層14に到達し、未反応KOHができてしまうが、KOH粉末・コークス混合層19の下部に下部コークス層18を配置することによりこのような問題が解決される。また、コークスに付着しているKOHが液状化し、下部アルミナボール層14に垂れ落ちることを抑制するために、KOH粉末・コークス混合層19及び下部コークス層18で使用するコークス粒径は、蒸着対象コークス層20のコークス粒径より小さくすることが好ましい。
この理由から、KOH粉末・コークス混合層19及び下部コークス層18で使用するコークス粒径は2〜3mmがより好ましい。
In the alkali vapor generation layer 15a, the lower coke layer 18 is disposed under the KOH powder / coke mixed layer 19, but if the lower coke layer 18 is not present, the KOH powder / coke mixed layer 19 The KOH adhering to the coke becomes liquid and drips downward and reaches the lower alumina ball layer 14 to form unreacted KOH. However, the lower coke layer 18 is formed below the KOH powder / coke mixed layer 19. Such a problem is solved by arranging. The coke particle size used in the KOH powder / coke mixed layer 19 and the lower coke layer 18 in order to suppress liquefaction of KOH adhering to the coke and dripping onto the lower alumina ball layer 14 is determined by the evaporation target. It is preferable to make it smaller than the coke particle size of the coke layer 20.
For this reason, the coke particle size used in the KOH powder / coke mixed layer 19 and the lower coke layer 18 is more preferably 2 to 3 mm.

この測定装置1による測定方法は、先ず、図2(a)に示すように、内反応管9内に一次の試料層をなすアルカリ蒸気発生層15aのみを配置し、高炉の温度条件下で温度を上昇させると共に、当該温度における反応ガスのCOガス濃度を調整した雰囲気下で、反応管2の重量を秤5で測定する補正値測定を行う。 As shown in FIG. 2 (a), the measurement method using the measurement apparatus 1 is such that only the alkali vapor generation layer 15a forming the primary sample layer is disposed in the inner reaction tube 9, and the temperature is changed under the temperature condition of the blast furnace. And a correction value measurement is performed in which the weight of the reaction tube 2 is measured with a scale 5 in an atmosphere in which the CO 2 gas concentration of the reaction gas at the temperature is adjusted.

図3は内反応管9の重量減少量(g)と温度との関係を示し、反応前の内反応管9の重量(W)より各温度における反応中の重量(Wt)を減じた重量がそれぞれ重量減少量(ΔW=W−Wt)となる。この図3に示す重量減少量(ΔW)は、アルカリ蒸気発生層15aにおけるコークスと反応ガス(CO)との反応によって減少した重量に加えて上述した2KOH+2Cの反応によってガス化したK、2CO、H2分の重量を含んでいる。 FIG. 3 shows the relationship between the weight reduction amount (g) of the inner reaction tube 9 and the temperature, and the weight obtained by subtracting the weight (Wt) during the reaction at each temperature from the weight (W) of the inner reaction tube 9 before the reaction. Each is a weight reduction amount (ΔW = W−Wt). The weight reduction amount (ΔW) shown in FIG. 3 includes K 2 CO gasified by the reaction of 2KOH + 2C described above in addition to the weight reduced by the reaction between the coke and the reaction gas (CO 2 ) in the alkali vapor generation layer 15a. Includes a H2 minute weight.

次に、蓋体12を取外して内反応管9内のアルカリ蒸気発生層15aを新しいものに交換し、図2(b)に示すように、さらに上隔壁板21、上部アルミナボール層22を配置してその上に重量mの蒸着対象コークス層20を配置して二次の試料層15を構築し蓋体12を閉じ、上述の補正値測定と同じ条件で本測定を行う。そして、反応前に秤5により反応管2の重量を測定する。この場合、上隔壁板21及び上部アルミナボール層22の重量を差し引くと、補正測定時の反応前における重量(W)に対して重量mだけ増えたことになる。そして、試料層15の温度を上昇させつつ反応ガス(CO)の濃度を調整し、各温度での反応管2の重量を秤5で測定する。図4は、本測定における各温度での重量減少量(g)を示している。 Next, the lid 12 is removed, the alkali vapor generation layer 15a in the inner reaction tube 9 is replaced with a new one, and an upper partition plate 21 and an upper alumina ball layer 22 are further disposed as shown in FIG. 2 (b). Then, the deposition target coke layer 20 having a weight of m is disposed thereon, the secondary sample layer 15 is constructed, the lid body 12 is closed, and the main measurement is performed under the same conditions as the correction value measurement described above. Then, the weight of the reaction tube 2 is measured by the balance 5 before the reaction. In this case, when the weights of the upper partition plate 21 and the upper alumina ball layer 22 are subtracted, the weight is increased by m from the weight (W) before the reaction during the correction measurement. Then, the concentration of the reaction gas (CO 2 ) is adjusted while raising the temperature of the sample layer 15, and the weight of the reaction tube 2 at each temperature is measured with a scale 5. FIG. 4 shows the weight loss (g) at each temperature in this measurement.

本測定においては、アルカリ蒸気発生層15aからの蒸気カリウムが蒸着対象コークス層20のコークスに蒸着し、この際、温度変化に伴って蒸気カリウムの存在割合が変化するので、より実炉に近い条件で蒸着対象コークス層20のコークスにカリウムが蒸着して反応ガス(CO)と反応する。 In this measurement, vapor potassium from the alkali vapor generation layer 15a is vapor-deposited on the coke of the coke layer 20 to be deposited, and at this time, the existence ratio of vapor potassium changes with temperature change. Thus, potassium is deposited on the coke of the deposition target coke layer 20 and reacts with the reaction gas (CO 2 ).

本測定においては、蒸着対象コークス層20のコークスにカリウムが蒸着し、このカリウム蒸着したコークスが反応ガス(CO)との接触で反応して蒸着対象コークスがΔW2減少し、またアルカリ蒸気発生層15aから重量ΔWが減少している。 In this measurement, potassium is deposited on the coke of the deposition target coke layer 20, and the deposited coke reacts with contact with the reaction gas (CO 2 ) to reduce the deposition target coke by ΔW2, and the alkali vapor generation layer. The weight ΔW is reduced from 15a.

したがって、本測定での重量減少量をΔW1とすると、
ΔW1=ΔW2+ΔW
となり、実炉に近い雰囲気化でコークスにアルカリが蒸着した状態で、当該アルカリ蒸着コークスが反応ガス(CO)との反応で減少した重量ΔW2(ΔW2=ΔW1−ΔW)が算出される。
Therefore, if the weight loss in this measurement is ΔW1,
ΔW1 = ΔW2 + ΔW
Thus, the weight ΔW2 (ΔW2 = ΔW1−ΔW) in which the alkali-deposited coke is reduced by the reaction with the reaction gas (CO 2 ) in a state where alkali is vapor-deposited in an atmosphere close to an actual furnace is calculated.

したがって、補正値測定によって得られた補正値を、本測定で測定して得られた重量減少量から減じるだけで、蒸着対象コークス層20におけるコークスの正味のコークス重量減少率を算出することができることとなる。
なお、KOH粉末・コークス混合層19に代えて、粒状のコークスをKOH水溶液中に浸漬した構成のKOH浸漬コークス層を用いても良い。
この場合、アルカリ蒸気発生層15aは、前記KOH浸漬コークス層の下に下部コークス層18を配置しているが、もしもこの下部コークス層18が存在しないとすると、前記KOH浸漬コークス層をなすコークスに付着しているKOHが液状になって下方に垂れ落ちて下部アルミナボール層14に到達し、未反応KOHができてしまうが、KOH浸漬コークス層の下部に下部コークス層18を配置することによりこのような問題が解決される。また、コークスに付着しているKOHが液状化し、下部アルミナボール層14に垂れ落ちることを抑制するために、KOH浸漬コークス層及び下部コークス層18で使用するコークス粒径は、蒸着対象コークス層20のコークス粒径より小さくすることが好ましい。
この理由から、KOH浸漬コークス層及び下部コークス層18で使用するコークス粒径は2〜3mmがより好ましい。
Therefore, the net coke weight reduction rate of the coke in the deposition target coke layer 20 can be calculated only by subtracting the correction value obtained by the correction value measurement from the weight reduction amount obtained by the main measurement. It becomes.
In place of the KOH powder / coke mixed layer 19, a KOH-immersed coke layer having a structure in which granular coke is immersed in a KOH aqueous solution may be used.
In this case, the alkali vapor generation layer 15a has the lower coke layer 18 disposed below the KOH-immersed coke layer. If the lower coke layer 18 is not present, the alkali coke generation layer 15a is a coke forming the KOH-immersed coke layer. The adhering KOH liquefies and falls down and reaches the lower alumina ball layer 14 to form unreacted KOH. However, by placing the lower coke layer 18 below the KOH-immersed coke layer, Such a problem is solved. Further, in order to prevent KOH adhering to the coke from liquefying and dripping onto the lower alumina ball layer 14, the coke particle size used in the KOH-immersed coke layer and the lower coke layer 18 is the coke layer 20 to be deposited. It is preferable to make it smaller than the coke particle size.
For this reason, the coke particle size used in the KOH immersion coke layer and the lower coke layer 18 is more preferably 2 to 3 mm.

1)反応管2の寸法として、
内反応管9の内径70mm、長さ880mm
外反応管7の内径90mm、長さ910mm
2)アルミナボール層を構成するアルミナボールの粒径:10mm
下部アルミナボール層14の重量を258g
上部アルミナボール層22の重量を172g
3)試料コークスとして、
下部コークス層18(コークスの平均粒径:2.5mm)の重量:120g
KOH粉末・コークス混合層19(コークスの平均粒径:2.5mm)の重量:150g(試料コークス100g+KOH(50g))
蒸着対象コークス層20(コークスの平均粒径:20mm):200g
4)ガス濃度(ηCO=[CO/(CO+CO2)]×100)は、
温度800℃〜900℃で、ηCO:40%〜30%
温度900℃〜1200℃で、ηCO:30%〜5%
5)昇温速度を5℃/min
6)反応ガス(CO)流量を20L/min
として補正値測定と、本測定とを行った。
1) As dimensions of the reaction tube 2,
Inner reaction tube 9 inner diameter 70 mm, length 880 mm
Outer reaction tube 7 inner diameter 90mm, length 910mm
2) Particle size of alumina balls constituting the alumina ball layer: 10 mm
The weight of the lower alumina ball layer 14 is 258 g.
The weight of the upper alumina ball layer 22 is 172 g.
3) As sample coke,
Weight of lower coke layer 18 (average particle size of coke: 2.5 mm): 120 g
Weight of KOH powder / coke mixed layer 19 (average particle diameter of coke: 2.5 mm): 150 g (sample coke 100 g + KOH (50 g))
Deposition target coke layer 20 (average particle size of coke: 20 mm): 200 g
4) The gas concentration (ηCO = [CO 2 / (CO + CO 2 )] × 100) is
Temperature 800 ° C to 900 ° C, ηCO: 40% to 30%
At a temperature of 900 ° C. to 1200 ° C., ηCO: 30% to 5%
5) The heating rate is 5 ° C / min.
6) Reactant gas (CO 2 ) flow rate of 20 L / min
As a result, the correction value measurement and the main measurement were performed.

補正値測定及び本測定は、それぞれ上述の条件で反応ガス(CO)を反応管2内に導入し、そのときの重量減少量を測定する。この測定は、再現性を含めて計5回同様にして行った。 In the correction value measurement and the main measurement, the reaction gas (CO 2 ) is introduced into the reaction tube 2 under the above-mentioned conditions, and the weight loss at that time is measured. This measurement was performed in the same manner 5 times including reproducibility.

補正値測定は、下部コークス層18におけるコークスと反応ガス(CO)との反応、およびKOH粉末・コークス混合層19のコークと反応ガス(CO)との反応が、各温度でどれだけ進行するかを測定するもので、その測定結果を図3に示す。 In the correction value measurement, the reaction between the coke in the lower coke layer 18 and the reactive gas (CO 2 ) and the reaction between the coke in the KOH powder / coke mixed layer 19 and the reactive gas (CO 2 ) proceed at each temperature. The measurement result is shown in FIG.

また、本測定は蒸着対象コークス層20のコークスがアルカリとしてのカリウムを蒸着した状態において、蒸着対象コークス層20とアルカリ蒸気発生層15aのコークスと反応ガス(CO)との反応が、各温度でどれだけ進行するかを測定するもので、本測定の測定結果を図4に示す。 Further, in this measurement, in the state where the coke of the deposition target coke layer 20 deposited potassium as alkali, the reaction between the deposition target coke layer 20 and the coke of the alkali vapor generation layer 15a and the reactive gas (CO 2 ) is performed at each temperature. The measurement result of this measurement is shown in FIG.

このようにして補正値測定と本測定とを行い、図4に示した測定結果から図3に示した測定結果を減じることにより、蒸着対象コークス層20におけるコークスの正味のコークス重量減少率が得られることとなる。   In this way, the correction value measurement and the main measurement are performed, and by subtracting the measurement result shown in FIG. 3 from the measurement result shown in FIG. 4, a net coke weight reduction rate of the coke in the deposition target coke layer 20 is obtained. Will be.

図5は、コークス試料A、コークス試料B、コークス試料Cについて、上述のコークス反応性試験を実施した時の本測定結果を示す。   FIG. 5 shows the results of this measurement when the above-described coke reactivity test was performed on the coke sample A, the coke sample B, and the coke sample C.

コークス試料Aは、原料炭に非微粘結炭(100%)を用い、これに触媒としてCaを1%添加してコークス炉で乾留して得られたコークス、コークス試料Bは、原料炭に非微粘結炭:80%と粘結炭:20%を用い、コークス炉で乾留して得られたコークス、コークス試料Cは、原料炭に非微粘結炭:30%と粘結炭:70%を用い、コークス炉で乾留して得られたコークスであり、コークスC<コークスB<コークスAの順にJIS反応性は高く、ガス化反応が起きやすい。   Coke sample A uses non-slightly caking coal (100%) as coking coal, 1% Ca is added as a catalyst thereto, and coke obtained by carbonization in a coke oven, coke sample B is coking coal. Coke and coke sample C obtained by dry distillation in a coke oven using non-slightly caking coal: 80% and caking coal: 20% are non-slightly caking coal: 30% and caking coal: This is coke obtained by dry distillation in a coke oven using 70%. The JIS reactivity is high in the order of coke C <coke B <coke A, and gasification reaction easily occurs.

本発明を実施できる測定装置の概略縦断面図。The schematic longitudinal cross-sectional view of the measuring apparatus which can implement this invention. 図1の試料層の説明図。Explanatory drawing of the sample layer of FIG. 補正値測定の測定結果を示す図The figure which shows the measurement result of correction value measurement 本測定の測定結果を示す図。The figure which shows the measurement result of this measurement. 試料A、B、Cの本測定結果を示す図。The figure which shows this measurement result of sample A, B, and C. FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1 測定装置
2 反応管
3 恒温槽
4 ワイヤー
5 秤
6 加熱装置
7 外反応管
8 隙間
9 内反応管
9a 底部 9b 通気孔
10 反応ガス導入管
11 鍔部
11a 内径孔
12 蓋体
12a 排気孔
13 排気管
14 下部アルミナボール層
15 試料層
アルカリ蒸気発生層15a
16 熱電対
17 下隔壁板
17a 通気孔
18 下部コークス層
19 KOH粉末とコークスとの混合層(KOH粉末・コークス混合層)
20 蒸着対象コークス層
21 上隔壁板
22 上部アルミナボール層
23 中隔壁板
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Measuring device 2 Reaction tube 3 Constant temperature bath 4 Wire 5 Scale 6 Heating device 7 Outer reaction tube 8 Clearance 9 Inner reaction tube 9a Bottom part 9b Vent hole 10 Reactive gas introduction pipe 11 Gutter part 11a Inner diameter hole 12 Cover body 12a Exhaust hole 13 Exhaust Tube 14 Lower alumina ball layer 15 Sample layer Alkali vapor generation layer 15a
16 Thermocouple 17 Lower partition plate 17a Vent 18 Lower coke layer 19 Mixed layer of KOH powder and coke (KOH powder / coke mixed layer)
20 Deposition target coke layer 21 Upper partition plate 22 Upper alumina ball layer 23 Middle partition plate

Claims (6)

実高炉におけるコークス反応状態での温度範囲および反応ガス濃度を試料コークス層が装入された反応容器内に再現し、該反応容器の重量を測定することで該反応容器内に装入した試料コークス層の重量減少量を求めるコークス反応性評価方法において、
KOHとコークスを備えたアルカリ蒸気発生層を一次の試料コークス層として前記反応容器内で反応させてアルカリ蒸気発生後に測定した一次の試料コークス層の重量減少量を補正値とし、次に新たに用意したアルカリ蒸気発生層の上にアルカリ蒸着用コークスを配置したものを二次の試料コークス層として前記反応容器内で反応させてアルカリ蒸気発生後に測定した二次の試料コークス層の重量減少量を本測定値とし、前記本測定値の重量減少量から前記補正値の重量減少量を減じた値を前記アルカリ蒸着用コークスの正味のコークス重量減少量とすることを特徴とするコークス反応性評価方法。
Sample coke charged in the reaction vessel by reproducing the temperature range and reaction gas concentration in the coke reaction state in the actual blast furnace in the reaction vessel charged with the sample coke layer and measuring the weight of the reaction vessel In the coke reactivity evaluation method for determining the weight loss of the layer,
The alkali vapor generation layer equipped with KOH and coke is reacted as the primary sample coke layer in the reaction vessel, and the weight loss of the primary sample coke layer measured after the generation of alkali vapor is used as a correction value. weight loss was a alkali vapor generating layer secondary sample coke layer are reacted in the reaction vessel which was placed alkali deposition coke as a secondary sample coke layer was measured after alkaline steam generation on the Coke reactivity evaluation, wherein the value obtained by subtracting the weight reduction amount of the correction value from the weight reduction amount of the main measurement value is the net coke weight reduction amount of the alkali vapor deposition coke. Method.
前記アルカリ蒸気発生層は、KOH粉末とコークスとを混合して構成したことを特徴とする請求項1に記載のコークス反応性評価方法。 The coke reactivity evaluation method according to claim 1, wherein the alkali vapor generation layer is configured by mixing KOH powder and coke. 前記アルカリ蒸気発生層は、コークスにKOH溶液を付着させて構成したことを特徴とする請求項1に記載のコークス反応性評価方法。 The coke reactivity evaluation method according to claim 1, wherein the alkali vapor generation layer is configured by attaching a KOH solution to coke. 前記試料コークス層は、アルカリ蒸気発生層の下部に、該アルカリ蒸気発生層から垂れ落ちるKOH溶液を付着させる下部コークス層を配置した構成としたことを特徴とする請求項3に記載のコークス反応性評価方法。 The coke reactivity according to claim 3, wherein the sample coke layer has a structure in which a lower coke layer to which a KOH solution dripping from the alkali vapor generation layer is attached is disposed below the alkali vapor generation layer. Evaluation methods. 前記重量減少量は、前記温度範囲内で一定温度ずつ昇温させ、各昇温温度での重量を測定することによって求めることを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載のコークス反応性評価方法。   The coke reactivity according to any one of claims 1 to 4, wherein the weight reduction amount is obtained by increasing the temperature at a constant temperature within the temperature range and measuring the weight at each temperature increase temperature. Evaluation methods. 前記温度範囲を、800℃から1200℃とすることを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載のコークス反応性評価方法。   The coke reactivity evaluation method according to any one of claims 1 to 5, wherein the temperature range is 800 ° C to 1200 ° C.
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