JP5336971B2 - 鉄鉱石含有コークスの製造方法 - Google Patents
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Description
抽出工程では、可溶成分抽出用の石炭と溶剤を接触させて、石炭から可溶成分を抽出する。
固液分離工程では、上記抽出工程で石炭から可溶成分を抽出した後、未溶解石炭(溶剤に可溶な成分が抽出されて残った石炭)を分離し、液体分を回収する。この液体分は、石炭から抽出した可溶成分と、抽出に用いた溶剤で構成されている。
改質工程では、石炭から抽出した可溶成分に改質処理を施し、可溶成分の軟化開始温度を350〜400℃の範囲に調整する。
混合工程では、石炭と、鉄鉱石と、石炭抽出物とを混合する。均一な混合物を得るためである。
石炭としては、上記可溶成分の抽出に用いる石炭として例示した石炭を用いることができる。
鉄鉱石の種類は特に限定されず、赤鉄鉱(ヘマタイト;Fe2O3)、磁鉄鉱(マグネタイト;Fe3O4)、褐鉄鉱(Fe2O3・nH2O)などが混合されている一般的に入手可能な鉄鉱石を用いることができる。更に、オキシ水酸化鉄(FeOOH)を原料とすることもできる。
石炭抽出物の粒径は、石炭の粒径が上記範囲にある場合、10mm以下(より好ましくは5mm以下)であることが好ましく、0.1mm以上(より好ましくは0.5mm以上)であることが好ましい。
鉄鉱石の配合量は、石炭100質量部に対して11質量部以上(より好ましくは20質量部以上)が好ましく、55.5質量部以下(より好ましくは40質量部以下)が好ましい。
成形工程では、上記混合物を成形して、所定の強度を持つ成形物にする。本発明の鉄鉱石含有コークスを、例えば縦型シャフト炉を用いて乾留して製造する場合には、上記成形物をシャフト炉の頂部から投入するため、石炭と鉄鉱石が分離し難いこと(所定の強度を有すること)が求められる。
乾留工程では、上記成形工程で得られた成形体を乾留することで鉄鉱石含有コークスを製造できる。乾留するときに用いる炉の形状も特に限定されず、室炉を用いてバッチ式で乾留してもよいし、縦型シャフト炉を用いて連続式で乾留してもよい。縦型シャフト炉を用いた場合には、炉の上方から上記成形体を装入し、炉内を上から下に向かって移動する間に乾留され、炉の下方から乾留された鉄鉱石含有コークスが排出される。
石炭は、下記表1に示す成分組成の一般炭を用い、粉砕して粒径が3mm以下の粒子の割合が90質量%以上となるように調整した。なお、灰分の量は、石炭を乾燥させたときの質量を基準(d.b.)として示しており、JIS M8812に準じて測定した。また、下記表1に示したd.a.f.(dry ash free)とは、石炭から水分と灰分を除いた有機質(C、H、N、S、O)の含有率(質量% d.a.f.)を意味し、JIS M8819に準じて測定したものである。
鉄鉱石は、下記表2に示す成分組成のものを用い、粉砕して直径が100μm以下となるように調整した。
下記手順で調製した石炭抽出物a〜fを準備し、直径が1mm以下となるように粉砕したものをバインダーとして用いた。また、比較例対象として、軟化開始温度が190℃のアスファルトピッチ(ASP)を準備し、これをバインダーとして用いた(下記No.7)。
下記表1に示す成分組成の褐炭をメチルナフタレン中で加熱攪拌して褐炭に含まれる可溶成分を抽出した。褐炭は、直径が3mm以下となるように粉砕したものを用いた。可溶成分の抽出は窒素雰囲気下で行い、抽出温度は380℃、抽出時間は60分間とした。なお、抽出は、メチルナフタレンが沸騰しないように加圧して行なった。
上記石炭抽出物aを製造する手順において、褐炭の代わりに、下記表1に示す成分組成の一般炭を用いる点以外は同じ条件で可溶成分の回収を行い、得られた可溶成分を石炭抽出物bとした。
上記石炭抽出物aを、直径が1mm以下となるように粉砕してから、アントラセン油中で、450℃で30分間加熱して改質処理を施した後、アントラセン油を除去して可溶成分を回収し、この可溶成分を石炭抽出物cとした。なお、改質処理は、アントラセン油が沸騰しないように加圧して行なった。また、アントラセン油の除去は、減圧下で加熱して留除した。
上記石炭抽出物aを、直径が1mm以下となるように粉砕してから、アントラセン油中で、510℃で30分間加熱して改質処理を施した後、アントラセンを除去して可溶成分を回収し、この可溶成分を石炭抽出物dとした。なお、改質処理は、アントラセン油が沸騰しないように加圧して行なった。また、アントラセン油の除去は、減圧下で加熱して留除した。
上記石炭抽出物aを、直径が1mm以下となるように粉砕してから、空気中で、180℃で、10分間加熱して改質処理を施したものを石炭抽出物eとした。
上記石炭抽出物aを、直径が1mm以下となるように粉砕してから、空気中で、250℃で、10分間加熱して改質処理を施したものを石炭抽出物fとした。
石炭と鉄鉱石と石炭抽出物を下記表3に示す割合で、常温で混合し、混合物を容量5mlのアーモンド型ポケットを有するダブルロール型成形機を用いて、300℃に加熱しながら加圧成形して、成形体を形成した。
得られた成形体を窒素雰囲気中で、3℃/分の昇温速度で室温から850℃まで昇温した後、この温度で10分間保持して乾留し、鉄鉱石含有コークスを製造した。
乾留して得られた鉄鉱石含有コークスの強度は、ISO 4700に準じて圧壊荷重で評価した。具体的には、ダブルロールに接していた成形面の中央部に荷重を加えたときに、鉄鉱石含有コークスが圧壊したときの荷重を測定した。測定結果を下記表3に示す。
また、乾留して得られた鉄鉱石含有コークスに含まれるS量をJIS M8819に準じて測定した。その結果、下記表3に示すNo.1〜6、8のコークスのS含有量は0.3質量%以下であったが、No.7のコークスのS含有量は0.52質量%であった。
Claims (3)
- 石炭と鉄鉱石を質量比(石炭/鉄鉱石)90/10〜65/35で含み、更にバインダーを含む混合物を成形した後に乾留して鉄鉱石含有コークスを製造する方法であって、
前記バインダーが石炭抽出物であり、且つ、
流動性試験を行ったときの軟化開始温度が350〜400℃であることを特徴とする鉄鉱石含有コークスの製造方法。 - 前記石炭抽出物として、溶剤で石炭から可溶成分を抽出し、得られた抽出液から未溶解石炭を除去した後、液体分に含まれる可溶成分を抽出温度より高く、且つ400〜500℃に加熱して改質処理したものを用いる請求項1に記載の製造方法。
- 前記石炭抽出物として、溶剤で石炭から可溶成分を抽出し、得られた抽出液から未溶解石炭を除去した後、液体分から溶剤を除去して得られる濃縮可溶成分を酸化性雰囲気で100〜300℃で加熱して改質処理したものを用いる請求項1に記載の製造方法。
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