JP5045081B2 - 高強度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。強度の高いコークスを製造する方法として、高品質な石炭をより多く原料として使用するという方法が一般的に行なわれているが、高品質な石炭は価格が高いことからコークス製造コストの増加を招くという問題があるため、このような方法によるコークス強度の増加には限界がある。

そこで、原料石炭の事前処理方法を工夫することにより強度の高いコークスを製造する技術が各種検討されてきた。特に、コークス炉に装入する前の石炭粒度分布の適正化、すなわち粉砕処理条件の変更によりコークス強度を制御する方法は各種検討されてきた。

石炭は銘柄により粉砕性やコークス化性が異なるため、全ての原料石炭を配合した後に粉砕した場合には、粉砕性の良い石炭が選択的に粉砕され、粉砕性の悪い石炭があまり粉砕されず粗い粒子として残ったままコークス炉に装入される。高強度のコークスを製造するためには、亀裂の生成要因となる粗い石炭粒子は好ましく無い。そこで、石炭を粉砕前に分級して、粗い粒子を粉砕するようなプロセスが開発されてきた。

例えば、コークス炉装入用石炭の粒径の上限を規定して、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、篩上の粗粒子部分が篩を通過するまで粉砕、分級を繰り返す方法などが知られている（例えば、特許文献１〜３参照。）。

また一方で、石炭のイナート成分に着目し、イナート成分を２５％以上含有する粘結炭を分級して粗粒子炭部分を分離捕集し細粒のみをコークス原料とする方法（例えば、特許文献４参照。）や、コークス原料として配合炭を用いる際に、各銘柄の石炭中または該石炭を乾留して得られたコークス中に存在する粗大イナート組織の累積体積比に応じて各銘柄の石炭を所定粒度に粉砕し、かつ該粉砕後の各銘柄の石炭を配合して得られる配合炭全体の粒度が所定粒度になるように配合することを特徴とする高強度コークスの製造方法（例えば、特許文献５参照。）が知られている。

特に好ましい方法として、コークス原料となる石炭の少なくとも一部を、粒径の大きな石炭と該石炭よりも粒径の小さな石炭とに分級する分級工程と、前記粒径の大きな石炭を粉砕する第一の粉砕工程と、該第一の粉砕工程で粉砕された石炭と前記粒径の小さな石炭とを配合する第一の配合工程と、該配合した石炭を粉砕する第二の粉砕工程とにより処理した後に、前記コークス原料となる石炭の残部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が知られている（例えば、特許文献６参照。）。
特開昭５６−３２５８７号公報 特開平４−３０９５９２号公報 特開平４−３３５０９３号公報 特開平５−２５５１６号公報 特開２００４−８３８４９号公報 特開２００６−１２４６１７号公報

特許文献１〜６に記載の方法では、使用する石炭品位が一定とした場合にコークス品質を最大限に高める方法を提供している。しかし、配合炭を構成する石炭銘柄は状況により変化するため、配合炭性状の設定値に余裕のない操業条件では所定の強度のコークスを製造できない場合も起こりうる。

また、コークス製造プロセスにおいては、コークス品質向上とコークス製造コスト削減の２つが重要なポイントであり、従来技術においては、コークス品質向上を重視するあまり、コスト削減が十分に考慮されていないという問題がある。

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、原料石炭の銘柄の変化にも柔軟に対応してコークス強度の向上が可能であり、コークス製造コストの大幅な削減も実現できる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）強度改善効果が高い石炭（Ｘ）と、該石炭（Ｘ）よりも強度改善効果が低い石炭（Ｙ）とを用いてコークスを製造する方法であって、
複数銘柄の石炭からなる配合炭を分級工程および粉砕工程により処理してコークス炉に装入してコークスを製造する際に、あらかじめ各銘柄の石炭について、前記分級工程および粉砕工程により処理してコークス炉に装入して得られるコークスの強度と、前記分級工程による処理を行なわずに前記粉砕工程により処理してコークス炉に装入して得られるコークスの強度との差である分級工程による強度改善効果を、乾留試験により測定し、石炭の入荷時粒度、平均最大反射率、ギーセラー最高流動度、全イナート量、ハードグローブ指数のうちから選ばれる少なくとも２つ以上の値をパラメーターとして、前記強度改善効果を定量的に予測する式を作成し、該式を用いて強度改善効果を推定することで、前記配合炭を構成する石炭銘柄を強度改善効果が高い石炭（Ｘ）と、該石炭（Ｘ）よりも強度改善効果が低い石炭（Ｙ）とに分類し、
前記石炭（Ｘ）の少なくとも一部を粒径の大きな石炭と該石炭よりも粒径の小さな石炭とに分級する分級工程と、前記粒径の大きな石炭を粉砕する第一の粉砕工程と、該第一の粉砕工程で処理された石炭と前記粒径の小さな石炭および前記石炭（Ｘ）の残部とを配合する配合工程と、該配合した石炭を粉砕する第二の粉砕工程とにより処理した後に、前記石炭（Ｘ）と前記石炭（Ｙ）とを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）強度改善効果が高い石炭（Ｘ）と、該石炭（Ｘ）よりも強度改善効果が低い石炭（Ｙ）とを用いてコークスを製造する方法であって、
複数銘柄の石炭からなる配合炭を分級工程および粉砕工程により処理してコークス炉に装入してコークスを製造する際に、あらかじめ各銘柄の石炭について、前記分級工程および粉砕工程により処理してコークス炉に装入して得られるコークスの強度と、前記分級工程による処理を行なわずに前記粉砕工程により処理してコークス炉に装入して得られるコークスの強度との差である分級工程による強度改善効果を、乾留試験により測定し、石炭の入荷時粒度、平均最大反射率、ギーセラー最高流動度、全イナート量、ハードグローブ指数のうちから選ばれる少なくとも２つ以上の値をパラメーターとして、前記強度改善効果を定量的に予測する式を作成し、該式を用いて強度改善効果を推定することで、前記配合炭を構成する石炭銘柄を強度改善効果が高い石炭（Ｘ）と、該石炭（Ｘ）よりも強度改善効果が低い石炭（Ｙ）とに分類し、
前記石炭（Ｘ）の少なくとも一部を粒径の大きな石炭と該石炭よりも粒径の小さな石炭とに分級する分級工程と、前記粒径の大きな石炭を粉砕する第一の粉砕工程と、該第一の粉砕工程で処理された石炭と前記粒径の小さな石炭と石炭（Ｘ）の残部と前記石炭（Ｙ）とを配合する配合工程と、該配合した石炭を粉砕する第二の粉砕工程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。
（３）強度改善効果が高い石炭（Ｘ）と、該石炭（Ｘ）よりも強度改善効果が低い石炭（Ｙ）とを用いてコークスを製造する方法であって、
複数銘柄の石炭からなる配合炭を分級工程および粉砕工程により処理してコークス炉に装入してコークスを製造する際に、あらかじめ各銘柄の石炭について、前記分級工程および粉砕工程により処理してコークス炉に装入して得られるコークスの強度と、前記分級工程による処理を行なわずに前記粉砕工程により処理してコークス炉に装入して得られるコークスの強度との差である分級工程による強度改善効果を、乾留試験により測定し、石炭の入荷時粒度、平均最大反射率、ギーセラー最高流動度、全イナート量、ハードグローブ指数のうちから選ばれる少なくとも２つ以上の値をパラメーターとして、前記強度改善効果を定量的に予測する式を作成し、該式を用いて強度改善効果を推定することで、前記配合炭を構成する石炭銘柄を強度改善効果が高い石炭（Ｘ）と、該石炭（Ｘ）よりも強度改善効果が低い石炭（Ｙ）とに分類し、
前記石炭（Ｘ）の少なくとも一部を粒径の大きな石炭と該石炭よりも粒径の小さな石炭とに分級する分級工程と、前記粒径の大きな石炭を粉砕する第一の粉砕工程と、該第一の粉砕工程で処理された石炭と前記粒径の小さな石炭および前記石炭（Ｘ）の残部とを配合する配合工程と、該配合した石炭を粉砕する第二の粉砕工程とにより処理し、前記石炭（Ｙ）を粉砕する第三の粉砕工程により処理した後に、前記石炭（Ｘ）と前記石炭（Ｙ）とを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）強度改善効果が高い石炭（Ｘ）と、該石炭（Ｘ）よりも強度改善効果が低い石炭（Ｙ）とを用いてコークスを製造する方法であって、
複数銘柄の石炭からなる配合炭を分級工程および粉砕工程により処理してコークス炉に装入してコークスを製造する際に、あらかじめ各銘柄の石炭について、前記分級工程および粉砕工程により処理してコークス炉に装入して得られるコークスの強度と、前記分級工程による処理を行なわずに前記粉砕工程により処理してコークス炉に装入して得られるコークスの強度との差である分級工程による強度改善効果を、乾留試験により測定し、石炭の入荷時粒度、平均最大反射率、ギーセラー最高流動度、全イナート量、ハードグローブ指数のうちから選ばれる少なくとも２つ以上の値をパラメーターとして、前記強度改善効果を定量的に予測する式を作成し、該式を用いて強度改善効果を推定することで、前記配合炭を構成する石炭銘柄を強度改善効果が高い石炭（Ｘ）と、該石炭（Ｘ）よりも強度改善効果が低い石炭（Ｙ）とに分類し、
前記石炭（Ｘ）の一部を粒径の大きな石炭と該石炭よりも粒径の小さな石炭とに分級する分級工程と、前記粒径の大きな石炭を粉砕する第一の粉砕工程と、該第一の粉砕工程で処理された石炭と前記粒径の小さな石炭とを配合する配合工程と、該配合した石炭を粉砕する第二の粉砕工程とにより処理し、前記石炭（Ｘ）の残部と前記石炭（Ｙ）を別々に粉砕する第三の粉砕工程により処理した後に、前記石炭（Ｘ）と前記石炭（Ｙ）とを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。
（５）強度改善効果が高い石炭（Ｘ）と、該石炭（Ｘ）よりも強度改善効果が低い石炭（Ｙ）とを用いてコークスを製造する方法であって、
複数銘柄の石炭からなる配合炭を分級工程および粉砕工程により処理してコークス炉に装入してコークスを製造する際に、あらかじめ各銘柄の石炭について、前記分級工程および粉砕工程により処理してコークス炉に装入して得られるコークスの強度と、前記分級工程による処理を行なわずに前記粉砕工程により処理してコークス炉に装入して得られるコークスの強度との差である分級工程による強度改善効果を、乾留試験により測定し、石炭の入荷時粒度、平均最大反射率、ギーセラー最高流動度、全イナート量、ハードグローブ指数のうちから選ばれる少なくとも２つ以上の値をパラメーターとして、前記強度改善効果を定量的に予測する式を作成し、該式を用いて強度改善効果を推定することで、前記配合炭を構成する石炭銘柄を強度改善効果が高い石炭（Ｘ）と、該石炭（Ｘ）よりも強度改善効果が低い石炭（Ｙ）とに分類し、
前記石炭（Ｘ）の全部を粒径の大きな石炭と該石炭よりも粒径の小さな石炭とに分級する分級工程と、前記粒径の大きな石炭を粉砕する第一の粉砕工程と、該第一の粉砕工程で処理された石炭と前記粒径の小さな石炭とを配合する配合工程と、該配合した石炭を粉砕する第二の粉砕工程とにより処理し、前記石炭（Ｙ）を粉砕する第三の粉砕工程により処理した後に、前記石炭（Ｘ）と前記石炭（Ｙ）とを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。

本発明によれば、原料石炭の銘柄に関わらず、従来製造されているコークスよりも高品質なコークスを製造することができる。このような高品質なコークスを高炉で使用することで、高炉内において充分な通気性が確保され、高炉の安定操業を継続することができる。また、従来製造されているコークス相当の品質のコークスを、粘結炭よりも安価な非粘結炭を多量に使用する等により製造することで、コークスの製造コストを大幅に削減することができる。

本発明では、複数銘柄の石炭からなる配合炭を用いてコークスを製造する際に、石炭を分級工程及び粉砕工程を有する分級粉砕により処理した後にコークス炉に装入してコークスを製造するが、あらかじめ配合炭を構成するそれぞれの石炭について、分級粉砕を行なうことによるコークス強度の改善効果量を推定し、得られるコークス強度の推定精度を向上させることにより、高強度なコークスを製造するとともに、配合炭の品位に余裕をもたせる必要を無くして、コークス製造コストを大幅に抑制する。

本発明で用いる分級粉砕とは、複数銘柄の石炭を、コークス炉装入前に篩による篩い分け等による分級処理及び粉砕処理を行なうものである。分級処理及び粉砕処理の順番や回数は適宜設定することができるが、特に好ましい分級粉砕方法として、コークス原料である石炭の少なくとも一部を、粒径の大きい石炭と粒径の小さい石炭とに分けて（分級工程）、粒径の大きい石炭に粉砕処理（第一の粉砕工程）を行った後に粒径の小さい石炭等と混合状態として（第一の配合工程）、再度粉砕処理（第二の粉砕工程）を行い、コークス炉に装入してコークスを製造する方法を挙げることができる。粒径の大きい石炭と粒径の小さい石炭との分級は篩を用いて篩い分けを行なう程度で十分であり、したがって、分級工程としては、例えば篩を用いて篩上と篩下とに石炭を分級する。篩目よりも大きい粒径である篩上について第一の粉砕工程において粉砕を行い、粒径を小さくする。篩目以下の粒径である篩下については、第一の粉砕工程を行わずに、第一の粉砕工程を行った篩上と配合（第一の配合工程）した後に、第二の粉砕工程において粉砕処理を行う。第一の配合工程においては、粒径の大きい石炭と粒径の小さな石炭とを配合槽等に投入して混合状態とすれば十分であり、以下の配合工程においても特別な混合手段を設ける必要はない。粒径の大きい石炭のみをあらかじめ粉砕（第一の粉砕工程）することで、粒径の大きい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第二の粉砕工程での粉砕能力を低下させて粉砕することが可能となり、これにより第二の粉砕工程での粉砕処理時に微小な粒径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。粒径の大きい篩上の石炭を第一の粉砕工程で粉砕後に、再度篩分けによる分級を繰り返すことなく、そのまま篩下とともに第二の粉砕工程で粉砕することで、同じ石炭が繰り返し粉砕されることが無く、生産性の点で有利である。また、第一の粉砕工程後にも粒径の大きい石炭は存在するが、第二の粉砕工程で適宜粉砕されて細粒化する。したがって、第一の粉砕工程および第二の粉砕工程で粉砕処理した後にも分級工程で篩上に分類されるような粒径の大きい石炭がある程度の割合で存在するが、第一の粉砕処理を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。

分級粉砕の目的は、さまざまな大きさや性質を有する石炭粒子の中で、乾留過程において粒子界面に亀裂を発生させる確率の高いものを優先的に細かくすることで、コークス内に残留する欠陥生成量を抑制するところにある。したがって、石炭の性状と分級粉砕条件のコークス性状に及ぼす影響を定量的に解析することにより、石炭銘柄ごとのコークス強度改善効果量を推定することが可能となると考え、数多くの実験を行いその関係を求めた。尚、コークス強度改善効果量とは、分級粉砕を行なわない、通常の配合炭を所定粒度に粉砕して製造するコークスを基準とした時の、分級粉砕により製造したコークスの強度の増加量である。

コークス強度改善効果量に依存する石炭性状として、石炭の「入荷時粒度」、「平均最大反射率」、「ギーセラー最高流動度」、「全イナート量」、「ハードグローブ指数」を考慮した。これらを選定した理由は以下の通りである。

乾留過程において粒子界面に生成したミクロ亀裂の生成量に応じてコークス強度が決まってくる。このミクロ亀裂の生成は主に、（ａ）周辺の組織と異なる組織を有する石炭粒子と周辺組織との収縮差、（ｂ）周辺の組織と異なる組織を有する石炭粒子と周辺組織との接着性により決定する。

「入荷時粒度」は、石炭粉砕処理後の粗大な粒子の残留割合に影響を及ぼす。すなわち、入荷時粒度が大きいと周辺組織と異なる組織を有する石炭粒子の粒径が大きくなる確率も高くなり、その結果、乾留過程における粒子の収縮量および粒子表面積がともに大きくなるため、上述した（ａ）、（ｂ）の両方に影響を及ぼすことになる。「平均最大反射率」は、石炭の炭化度を示す指標の一つであり、コークス化による炭化歩留まり（あるいはガス発生量）と相関関係のある物性値である。ガス発生量が大きいほどコークス化過程における収縮量は大きくなるため、（ａ）に影響を及ぼすことになる。「ギーセラー最高流動度」は、石炭の粘結性すなわち石炭粒子同士の接着性を示す物性値であり（ｂ）に影響を及ぼすことになる。「全イナート量」は、乾留過程において軟化溶融を示さない組織の割合を示す値であり、これが大きいほど接着性が悪くなるため（ｂ）に影響を及ぼすことになる。「ハードグローブ指数」は、石炭の粉砕性を表す指数であり、粉砕性が悪くなると、周辺組織と異なる組織を有する石炭粒子の粒径が大きくなる確率も高くなり、その結果、乾留過程における粒子の収縮量および粒子表面積がともに大きくなるため、（ａ）、（ｂ）の両方に影響を及ぼすことになる。このように、石炭の「入荷時粒度」、「平均最大反射率」、「ギーセラー最高流動度」、「全イナート量」、「ハードグローブ指数」はいずれも、ミクロ亀裂の生成に影響を及ぼしていると考えられる。

しかし、「入荷時粒度」、「平均最大反射率」、「ギーセラー最高流動度」、「全イナート量」、「ハードグローブ指数」の一つ一つは石炭の性質の一側面しか示していないため、この中の１つだけを用いてコークス強度改善効果量を予測することは困難である。例えば、「入荷時粒度」や「ハードグローブ指数」は上述した（ａ）、（ｂ）の両方に影響を及ぼすが、その影響度合いは、乾留時の脱ガス量（収縮量）や軟化溶融物の粘度など別の因子にも支配されているため、推定精度が不十分となる。ただし、「ハードグローブ指数」は「平均最大反射率」とある程度は相関関係があるため、入荷時粒度とハードグローブ指数の組合せでも相応の効果が得られる。したがって、これらから少なくとも２つ以上の値をパラメーターとして使用することで、コークス強度改善効果量を、より正確に推定することが可能となる。上述したように（ａ）、（ｂ）は亀裂生成メカニズムが異なるので、望ましくは、（ａ）に影響を及ぼすパラメーターと、（ｂ）に影響を及ぼすパラメーターの両方が含まれるようにパラメーターを選択することが望ましい。もっとも望ましくは、これらすべての値をパラメーターとして使用することである。これらのパラメーターは、例えば、［コークス強度改善効果量］＝ｆ（入荷時粒度、ハードグローブ指数）×ｇ（平均最大反射率、ギーセラー最高流動度、全イナート量）や、［コークス強度改善効果量］＝ｆ（入荷時粒度、ハードグローブ指数、平均最大反射率、ギーセラー最高流動度、全イナート量）のように使用する。

尚、「入荷時粒度」としては、平均粒径や粗大粒子割合（例えば６ｍｍ以上粒子割合）等の、通常用いられるいずれの粒度をも用いることができる。また、「平均最大反射率」の替わりに、石炭の揮発分の含有率や炭素割合を用いることもできる。

上記のパラメーターを用いて分級粉砕して製造されるコークス強度改善効果量を推定するには、石炭の「入荷時粒度」、「平均最大反射率」、「ギーセラー最高流動度」、「全イナート量」、「ハードグローブ指数」のうち少なくとも２つ以上の値をパラメーターとして、分級粉砕を行なうことによるコークス強度の改善効果を定量的に予測する式を作成して行なう。例えば、粉砕による石炭の粒度変化と石炭粒度変化のコークス品質に及ぼす効果を別々に測定し（例えば、粉砕工程における石炭粒度の変化量は粉砕試験を行い入荷時粒度やハードグローブ指数と粉砕前後における石炭粒度変化を定量化する。）、コークス品質に及ぼす効果は、乾留試験を行い前記粒度変化のコークス強度に及ぼす影響を定量化するとともに、平均最大反射率、ギーセラー最高流動度あるいは全イナート量の影響も併せて定量化する。これら二つの結果を結びつけることによりコークス強度改善予測式が作成できる。

上記のパラメーターを用いて分級粉砕して製造されるコークス強度改善効果量を推定できるので、強度改善効果が石炭全体に対して相対的に高い石炭を、優先的に選択して、分級工程で処理することで、分級粉砕を効果的に行なうことができることになる。すなわち、強度改善効果が石炭全体に対して相対的に高い石炭（Ｘ）と石炭（Ｘ）よりも強度改善効果が低い石炭（Ｙ）とを用いてコークスを製造する際には、石炭（Ｘ）の少なくとも一部を粒径の大きな石炭と該石炭よりも粒径の小さな石炭とに分級する分級工程と、前記粒径の大きな石炭を粉砕する第一の粉砕工程と、該第一の粉砕工程で処理された石炭と前記粒径の小さな石炭および／または前記石炭（Ｘ）の残部とを配合する第一の配合工程と、該配合した石炭を粉砕する第二の粉砕工程とにより処理した後に、前記石炭（Ｘ）と前記石炭（Ｙ）とをコークス炉に装入してコークスを製造する。または、強度改善効果が石炭全体に対して相対的に高い石炭（Ｘ）と該石炭（Ｘ）よりも強度改善効果が低い石炭（Ｙ）とを用いてコークスを製造する際には、石炭（Ｘ）の少なくとも一部を粒径の大きな石炭と粒径の小さな石炭とに分級する分級工程と、前記粒径の大きな石炭を粉砕する第一の粉砕工程と、該第一の粉砕工程で処理された石炭と前記粒径の小さな石炭と石炭（Ｘ）の残部と前記石炭（Ｙ）とを配合する配合工程と、該配合した石炭を粉砕する第二の粉砕工程により処理した後にコークス炉に装入してコークスを製造する。または、強度改善効果が石炭全体に対して相対的に高い石炭（Ｘ）と該石炭（Ｘ）よりも強度改善効果が低い石炭（Ｙ）とを用いてコークスを製造する際には、石炭（Ｘ）の少なくとも一部を粒径の大きな石炭と粒径の小さな石炭とに分級する分級工程と、前記粒径の大きな石炭を粉砕する第一の粉砕工程と、該第一の粉砕工程で処理された石炭と前記粒径の小さな石炭および／または前記石炭（Ｘ）の残部とを配合する第一の配合工程と、該配合した石炭を粉砕する第二の粉砕工程とにより処理し、前記石炭（Ｙ）を配合する第二の配合工程と、該配合した石炭を粉砕する第三の粉砕工程により処理した後に、前記石炭（Ｘ）と前記石炭（Ｙ）とをコークス炉に装入してコークスを製造する。または、強度改善効果が石炭全体に対して相対的に高い石炭（Ｘ）と該石炭（Ｘ）よりも強度改善効果が低い石炭（Ｙ）とを用いてコークスを製造する際には、石炭（Ｘ）の少なくとも一部を粒径の大きな石炭と粒径の小さな石炭とに分級する分級工程と、前記粒径の大きな石炭を粉砕する第一の粉砕工程と、該第一の粉砕工程で処理された石炭と前記粒径の小さな石炭とを配合する第一の配合工程と、該配合した石炭を粉砕する第二の粉砕工程とにより処理し、前記石炭（Ｘ）の残部と前記石炭（Ｙ）を別々に配合する第二の配合工程と、該配合した石炭を別々に粉砕する第三の粉砕工程により処理した後に、前記石炭（Ｘ）と前記石炭（Ｙ）とをコークス炉に装入してコークスを製造する。

配合炭を構成するそれぞれの石炭について、分級粉砕を行なうことによるコークス強度改善効果の定量化を行なうために、異なる粒度の石炭を用いてコークスを製造し、その強度を測定する試験を行った。使用した各石炭（Ａ炭〜Ｔ炭）の「入荷時粒度」および「平均最大反射率」、「ギーセラー最高流動度」、「全イナート量」、「ハードグローブ指数」の石炭性状を表１に示す。

入荷時粒度としては、粒径６ｍｍ以上の粒子の質量割合と平均粒径を測定した。平均最大反射率（Ｒｏ）および全イナート量（ＴＩ）の測定はＪＩＳ Ｍ８８１６、ギーセラー最高流動度（ｌｏｇＭＦ）およびハードブローブ指数（ＨＧＩ）の測定はＪＩＳ Ｍ８８０１に準拠して行なった。

各石炭は乾留前に粒度調整し、粒径６ｍｍ以上の粒子割合を０から１０ｍａｓｓ％と変化させたものを使用した。乾留試験には実炉をシミュレート可能な電気炉を使用し、得られたコークスの性状評価にはＪＩＳ Ｋ２１５１に定められているドラム１５０回転１５ｍｍ指数のドラム強度を用いた。

上記試験結果と実機設備を用いて分級および粉砕特性を測定した結果をあわせて解析した。実機設備においては、石炭銘柄毎に分級工程（篩い分け）で処理する場合と処理しない場合の粒度分布を測定し、分級工程と粉砕工程とを組み合わせた設備を導入することにより石炭平均粒径および粒径６ｍｍ以上の粒子割合がどう変化するかを測定した。この測定結果に基づき、石炭性状（例えば、入荷時粒度、ハードグローブ指数）と実機設備による石炭平均粒径あるいは粒径６ｍｍ以上の粒子割合変化量の関係を定式化した。また、乾留試験では、石炭性状（Ｒｏ、ｌｏｇＭＦ、ＴＩ）、石炭粒度とコークス強度変化量の関係を定量化した。この二つの結果を組み合わせることにより、石炭性状と分級粉砕によるコークス強度改善効果量の関係を定式化した。この解析結果を用いて、実機のスクリーン（篩い）にはウエーブスクリーン（波動振動スクリーン）を想定し、分級点は６ｍｍとして、粒径６ｍｍ以上の篩い上を粉砕工程（第一の粉砕工程）で粉砕し、その後その他の石炭と共に粉砕（第二の粉砕工程）する分級粉砕を実施した場合の分級粉砕によるドラム強度改善量の推定結果を図１に示す。配合炭性状はＲｏ＝１．０５、ｌｏｇＭＦ＝２．５、ＴＩ＝３２を目標としてほぼ一定となるように調整した。ここで、分級工程で処理する分級粉砕処理を仮定する石炭の配合率は２０ｍａｓｓ％とした。図１の数字は配合率２０ｍａｓｓ％を配合率１００ｍａｓｓ％相当に外装した値である。従って、図１の値を実際に利用する際には、配合率を掛けて使用するものである。尚、推定には石炭の入荷時平均粒度、平均最大反射率、ギーセラー最高流動度、全イナート量、ハードグローブ指数の５つのパラメーターを使用し、ａ〜ｇを定数として、［ドラム強度改善量］＝{（ａ［ＨＧＩ］+ｂ）×［石炭粒度］+ｃ}×（ｄ［Ｒｏ］+ｅ［ｌｏｇＭＦ］+ｆ［ＴＩ］+ｇ）、という形の式を使用した。このように分級する石炭として選択する石炭の種類により、分級粉砕効果が異なることが分かる。

また、各石炭をその他の石炭と通常のように配合して粉砕してコークスを製造した場合に対して、１種の石炭のみを分級量２０ｍａｓｓ％を想定して分級して篩い上のみ粉砕後にその他の石炭と通常のように配合して粉砕後にコークスを製造した場合のドラム強度の改善量を、上記を用いて予測した。分級粉砕によるドラム強度改善量の推定値と実測値の関係を図２に示す。今回作成した上記の推定式の推定精度が十分にあることを確認できた。

図３に示す「粉砕方法１」のプロセスで石炭を分級粉砕処理してコークスの製造を行なった。図３において、石炭（Ｘ）に分類した石炭１０は、篩１１により篩い分けして篩い上は粉砕機１２により粉砕処理し、篩１１による篩い分けの篩い下、石炭（Ｙ）１３とともに粉砕機１４で粉砕処理した。原料の石炭として、非微粘結炭６０ｍａｓｓ％と粘結炭４０ｍａｓｓ％とを用いた。全石炭量の１０ｍａｓｓ％にあたる石炭を石炭（Ｘ）グループ、９０ｍａｓｓ％にあたる石炭を石炭（Ｙ）グループと分類した。石炭（Ｘ）グループへの分類は、（イ）分級粉砕によるドラム強度改善効果の大きい銘柄、（ロ）ＨＧＩが小さい銘柄、（ハ）ＴＩの大きい銘柄の３通りについて行なった。

製造されたコークスのドラム強度はそれぞれ、（イ）８４．８、（ロ）８４．５、（ハ）８４．６であった。

図４に示す「粉砕方法２」のプロセスでコークスの製造を行なった。図４において、石炭（Ｘ）に分類した石炭１０は、篩１１により篩い分けして篩い上は粉砕機１２により粉砕処理し、篩１１による篩い分けの篩い下とともに粉砕機１５で粉砕処理し、石炭（Ｙ）１３は粉砕機１６で粉砕処理した。原料の石炭として、非微粘結炭６０ｍａｓｓ％と粘結炭４０ｍａｓｓ％とを用いた。全石炭量の１０ｍａｓｓ％にあたる石炭を石炭（Ｘ）グループ、９０ｍａｓｓ％にあたる石炭を石炭（Ｙ）グループと分類した。石炭（Ｘ）グループへの分類は、（イ）分級粉砕によるドラム強度改善効果の大きい銘柄、（ロ）ＨＧＩが小さい銘柄、（ハ）ＴＩの大きい銘柄の３通りを検討した。

製造されたコークスのドラム強度はそれぞれ、（イ）８５．０、（ロ）８４．７、（ハ）８４．７であった。

図４に示す「粉砕方法２」のプロセスでコークスの製造を行なった。原料の石炭として、非微粘結炭６０ｍａｓｓ％と粘結炭４０ｍａｓｓ％とを用いた。全石炭量の３０ｍａｓｓ％にあたる石炭を石炭（Ｘ）グループ、７０ｍａｓｓ％にあたる石炭を石炭（Ｙ）グループと分類した。石炭（Ｘ）グループへの分類は、（イ）分級粉砕によるドラム強度改善効果の大きい銘柄、（ロ）ＨＧＩが小さい銘柄、（ハ）ＴＩの大きい銘柄の３通りを検討した。

その結果、ドラム強度はそれぞれ（イ）８５．４、（ロ）８４．９、（ハ）８５．０であった。

図４に示す「粉砕方法２」のプロセスでコークスの製造を行なった。原料の石炭として、非微粘結炭７０ｍａｓｓ％と粘結炭３０ｍａｓｓ％とを用いた。全石炭量の３０ｍａｓｓ％にあたる石炭を石炭（Ｘ）グループ、９０ｍａｓｓ％にあたる石炭を石炭（Ｙ）グループと分類した。石炭（Ｘ）グループへの分類は、（イ）分級粉砕によるドラム強度改善効果の大きい銘柄、（ロ）ＨＧＩが小さい銘柄、（ハ）ＴＩの大きい銘柄の３通りを検討した。

その結果、ドラム強度はそれぞれ（イ）８５．１、（ロ）８４．６、（ハ）８４．７であった。

石炭銘柄毎の分級粉砕によるドラム強度改善量を示すグラフ。 ドラム強度改善量の推定値と実測値の関係を示すグラフ。 分級粉砕の一実施形態（粉砕方法１）。 分級粉砕の一実施形態（粉砕方法２）。

符号の説明

１０ 石炭（Ｘ）
１１ 篩
１２ 粉砕機
１３ 石炭（Ｙ）
１４ 粉砕機
１５ 粉砕機
１６ 粉砕機

Claims (5)

1. 強度改善効果が高い石炭（Ｘ）と、該石炭（Ｘ）よりも強度改善効果が低い石炭（Ｙ）とを用いてコークスを製造する方法であって、
   複数銘柄の石炭からなる配合炭を分級工程および粉砕工程により処理してコークス炉に装入してコークスを製造する際に、あらかじめ各銘柄の石炭について、前記分級工程および粉砕工程により処理してコークス炉に装入して得られるコークスの強度と、前記分級工程による処理を行なわずに前記粉砕工程により処理してコークス炉に装入して得られるコークスの強度との差である分級工程による強度改善効果を、乾留試験により測定し、石炭の入荷時粒度、平均最大反射率、ギーセラー最高流動度、全イナート量、ハードグローブ指数のうちから選ばれる少なくとも２つ以上の値をパラメーターとして、前記強度改善効果を定量的に予測する式を作成し、該式を用いて強度改善効果を推定することで、前記配合炭を構成する石炭銘柄を強度改善効果が高い石炭（Ｘ）と、該石炭（Ｘ）よりも強度改善効果が低い石炭（Ｙ）とに分類し、
   前記石炭（Ｘ）の少なくとも一部を粒径の大きな石炭と該石炭よりも粒径の小さな石炭とに分級する分級工程と、前記粒径の大きな石炭を粉砕する第一の粉砕工程と、該第一の粉砕工程で処理された石炭と前記粒径の小さな石炭および前記石炭（Ｘ）の残部とを配合する配合工程と、該配合した石炭を粉砕する第二の粉砕工程とにより処理した後に、前記石炭（Ｘ）と前記石炭（Ｙ）とを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. 強度改善効果が高い石炭（Ｘ）と、該石炭（Ｘ）よりも強度改善効果が低い石炭（Ｙ）とを用いてコークスを製造する方法であって、
   複数銘柄の石炭からなる配合炭を分級工程および粉砕工程により処理してコークス炉に装入してコークスを製造する際に、あらかじめ各銘柄の石炭について、前記分級工程および粉砕工程により処理してコークス炉に装入して得られるコークスの強度と、前記分級工程による処理を行なわずに前記粉砕工程により処理してコークス炉に装入して得られるコークスの強度との差である分級工程による強度改善効果を、乾留試験により測定し、石炭の入荷時粒度、平均最大反射率、ギーセラー最高流動度、全イナート量、ハードグローブ指数のうちから選ばれる少なくとも２つ以上の値をパラメーターとして、前記強度改善効果を定量的に予測する式を作成し、該式を用いて強度改善効果を推定することで、前記配合炭を構成する石炭銘柄を強度改善効果が高い石炭（Ｘ）と、該石炭（Ｘ）よりも強度改善効果が低い石炭（Ｙ）とに分類し、
   前記石炭（Ｘ）の少なくとも一部を粒径の大きな石炭と該石炭よりも粒径の小さな石炭とに分級する分級工程と、前記粒径の大きな石炭を粉砕する第一の粉砕工程と、該第一の粉砕工程で処理された石炭と前記粒径の小さな石炭と石炭（Ｘ）の残部と前記石炭（Ｙ）とを配合する配合工程と、該配合した石炭を粉砕する第二の粉砕工程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。
3. 強度改善効果が高い石炭（Ｘ）と、該石炭（Ｘ）よりも強度改善効果が低い石炭（Ｙ）とを用いてコークスを製造する方法であって、
   複数銘柄の石炭からなる配合炭を分級工程および粉砕工程により処理してコークス炉に装入してコークスを製造する際に、あらかじめ各銘柄の石炭について、前記分級工程および粉砕工程により処理してコークス炉に装入して得られるコークスの強度と、前記分級工程による処理を行なわずに前記粉砕工程により処理してコークス炉に装入して得られるコークスの強度との差である分級工程による強度改善効果を、乾留試験により測定し、石炭の入荷時粒度、平均最大反射率、ギーセラー最高流動度、全イナート量、ハードグローブ指数のうちから選ばれる少なくとも２つ以上の値をパラメーターとして、前記強度改善効果を定量的に予測する式を作成し、該式を用いて強度改善効果を推定することで、前記配合炭を構成する石炭銘柄を強度改善効果が高い石炭（Ｘ）と、該石炭（Ｘ）よりも強度改善効果が低い石炭（Ｙ）とに分類し、
   前記石炭（Ｘ）の少なくとも一部を粒径の大きな石炭と該石炭よりも粒径の小さな石炭とに分級する分級工程と、前記粒径の大きな石炭を粉砕する第一の粉砕工程と、該第一の粉砕工程で処理された石炭と前記粒径の小さな石炭および前記石炭（Ｘ）の残部とを配合する配合工程と、該配合した石炭を粉砕する第二の粉砕工程とにより処理し、前記石炭（Ｙ）を粉砕する第三の粉砕工程により処理した後に、前記石炭（Ｘ）と前記石炭（Ｙ）とを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. 強度改善効果が高い石炭（Ｘ）と、該石炭（Ｘ）よりも強度改善効果が低い石炭（Ｙ）とを用いてコークスを製造する方法であって、
   複数銘柄の石炭からなる配合炭を分級工程および粉砕工程により処理してコークス炉に装入してコークスを製造する際に、あらかじめ各銘柄の石炭について、前記分級工程および粉砕工程により処理してコークス炉に装入して得られるコークスの強度と、前記分級工程による処理を行なわずに前記粉砕工程により処理してコークス炉に装入して得られるコークスの強度との差である分級工程による強度改善効果を、乾留試験により測定し、石炭の入荷時粒度、平均最大反射率、ギーセラー最高流動度、全イナート量、ハードグローブ指数のうちから選ばれる少なくとも２つ以上の値をパラメーターとして、前記強度改善効果を定量的に予測する式を作成し、該式を用いて強度改善効果を推定することで、前記配合炭を構成する石炭銘柄を強度改善効果が高い石炭（Ｘ）と、該石炭（Ｘ）よりも強度改善効果が低い石炭（Ｙ）とに分類し、
   前記石炭（Ｘ）の一部を粒径の大きな石炭と該石炭よりも粒径の小さな石炭とに分級する分級工程と、前記粒径の大きな石炭を粉砕する第一の粉砕工程と、該第一の粉砕工程で処理された石炭と前記粒径の小さな石炭とを配合する配合工程と、該配合した石炭を粉砕する第二の粉砕工程とにより処理し、前記石炭（Ｘ）の残部と前記石炭（Ｙ）を別々に粉砕する第三の粉砕工程により処理した後に、前記石炭（Ｘ）と前記石炭（Ｙ）とを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。
5. 強度改善効果が高い石炭（Ｘ）と、該石炭（Ｘ）よりも強度改善効果が低い石炭（Ｙ）とを用いてコークスを製造する方法であって、
   複数銘柄の石炭からなる配合炭を分級工程および粉砕工程により処理してコークス炉に装入してコークスを製造する際に、あらかじめ各銘柄の石炭について、前記分級工程および粉砕工程により処理してコークス炉に装入して得られるコークスの強度と、前記分級工程による処理を行なわずに前記粉砕工程により処理してコークス炉に装入して得られるコークスの強度との差である分級工程による強度改善効果を、乾留試験により測定し、石炭の入荷時粒度、平均最大反射率、ギーセラー最高流動度、全イナート量、ハードグローブ指数のうちから選ばれる少なくとも２つ以上の値をパラメーターとして、前記強度改善効果を定量的に予測する式を作成し、該式を用いて強度改善効果を推定することで、前記配合炭を構成する石炭銘柄を強度改善効果が高い石炭（Ｘ）と、該石炭（Ｘ）よりも強度改善効果が低い石炭（Ｙ）とに分類し、
   前記石炭（Ｘ）の全部を粒径の大きな石炭と該石炭よりも粒径の小さな石炭とに分級する分級工程と、前記粒径の大きな石炭を粉砕する第一の粉砕工程と、該第一の粉砕工程で処理された石炭と前記粒径の小さな石炭とを配合する配合工程と、該配合した石炭を粉砕する第二の粉砕工程とにより処理し、前記石炭（Ｙ）を粉砕する第三の粉砕工程により処理した後に、前記石炭（Ｘ）と前記石炭（Ｙ）とを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。
   

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